Posouzení klimatizačních a chladících systémů v energetických auditech z pohledu energetického auditora Ing. Vladimír NOVOTNÝ I&C Energo a.s.,
Seminář AEA 26.5.2005 FAST Brno Veveří 95 Regionální kancelář AEA
Příklad klimatizační jednotky většího výkonu
Klimatizace – ventilace na vyšší úrovni
Fyzikální vlastnosti vzduchu Teplota - jako optimální pro přiměřeně oblečeného člověka v topné sezóně je 21,5 s tolerancí 2st.C. (Ženy jsou o cca 20% citlivější.) Při prostorové teplotě 28 až 30st.C dochází ke snížení pracovní výkonnosti o 30 až 50%.
Vlhkost vzduchu Doporučená relativní vlhkost v budovách je 40 až 60% v létě a 20 až 40% v zimě. Při relativní vlhkosti nad 80% a teplotě nad 28st. C, dochází k nadměrnému vzniku plísní a roztočů.
Čistota vzduchu Obsah škodlivin je nutné omezit nebo vyloučit dle druhu místnosti a účelu, ke kterému slouží. V současné době se dává přednost dvoustupňové fitraci, které zaručuje požadovanou čistotu při optimální životnosti 2. filtračního stupně. Velikost částic odloučených filtrací 0,00001 až 0,1mm.
Rychlost proudění Důležitý hygienický parametr, který je definován k vnitřní teplotě. Požadovaná hodnota rychlosti proudění při teplotě 26st.C činí 0,25m/s.
Funkce
Chlazení, ohřívání, úprava vlhkosti, filtrace, odstranění aromatických látek (pachů), větrání řízené proudění vzduchu Klimatizace, která zahrnuje všechny tyto funkce se označuje jako konformní, ostatní se považují za částečné.
Nejčastější druhy
okenní jednotky (místnost do 300m3) SPLIT jednotky (místnost do 600m3) čističe vzduchu (pro alergiky do 600m3) odvlhčovače, zvlhčovače, (místnost do 400m3)
Provoz Průměrné využití 60dní/rok (8hod/den - při venkovní teplotě nad 28st.C). Udržování Vnitřní teploty v rozmezí 18st.C až 32st.C. Úprava relativní vlhkosti se uskutečňuje v rozmezí 50 až 60% v létě a 20 až 30% v zimě. Klimatizační zařízení může pracovat na principu tepelného čerpadla tj. v létě ochlazují a v zimě ohřívají – využití po velkou část roku.
Rychlost vzduchu nízkotlaké – rychlost vzduchu do 12m/s a tlaková ztráta v rozvodech do 100 Pa vysokotlaké – rychlost vzduchu nad 12m/s a tlaková ztráta v rozvodech 200 až 300 Pa
Okenní jednotky Jsou konstruovány jako kompaktní (jeden montážní celek), část jednotky je vnitřním prostoru a část ve venkovním. Zpravidla slouží pro úpravu vzduchu v jedné místnosti a to zejména v parametrech chladu a vlhkosti. Základní technická data: chladící výkon (kW) 2 4 6 velikost místnosti(m2) 20 20-35 55-70 odvlhčení (l/hod) 0,8-1 1,5-1,7 3,5-3,8
Okenní jednotka
Klimatizační jednotky SPLIT Mají dvě samostatné, ale vzájemně propojené části. Vnitřní část je umístěna v klimatizované místnosti, nejčastěji na stěně nebo pod stropem. Vnitřní část obsahuje filtr, chladič a ventilátor. Vnější (kondenzační), obsahuje kompresor, výměník tepla (kondenzátor) a ventilátor. Umisťuje se na venkovní stěně, na střeše, nebo i na zemi. Na jednu vnější část může být připojeno i více vnitřních částí tzv. „MULTISPLI“.
Základní technická data SPLIT
chladící výkon kW
4
6
8
objem místnosti m3
100
160
220
odvlhčení
2,3
3
4,4
l/hod
Nástěnná jednotka SPLIT
Filtry atmosférického vzduchu Základní parametry: tlaková ztráta jímavost životnost odlučivost (účinnost) průnik odolnost
Odlučivost – poměr hmotnosti prachu (aerosolu), odloučeného za časovou jednotku, k hmotnosti přivedeného do filtru za časovou jednotku
Průnik Má-li filtr celkovou účinnost 99,7%, pak průnik je 0,3%
Dělení podle průniku: Hrubí do 25% Střední 25 až 10% Jemný méně jak 5%
Rozdělení filtrů do tříd V ČR dle ON 12 5005 do 3 tříd (A,B,C). Sdružení evropských výrobců Vzduchotechniky EUROVENT 9 tříd EU1 až EU9. Např. EU2 odpovídá A tj. účinnost 65 až 80%.
Zdroje chladu pro klimatizaci Základ tvoří chladící zařízení kompresorové a absorpční. Chlad je v klimatizaci využíván buď přímo (výparník chladí vzduch), nebo nepřímo (výparník chladí kapalinu – vodu) tj. meziokruh. Nezbytnou součástí chladícího okruhu je kondenzátor – chlazený vzduchem, vodou nebo sprchové.
Kompresorové chladící zařízení Kompresorový oběh (parní) – páry chladiva jsou odsávány z výparníku, po kompresy na tlak kondenzační (v kompresoru), kondenzují v kondenzátoru a odtud jsou vedeny do výparníku, kde při odpařování odnímají teplo chlazené látce. Součástí okruhu je expanzní (škrtící) ventil – „škrtí“ kapalné chladivo z vysokého kondenzačního tlaku na nízký vypařovací.
Blokový náčrt kompresorového chlazení
Absorpční chladící zařízení Pro klimatizaci může být absorpční chladící zařízení výhodné, protože umožňuje využití tepla i v létě pro výrobu chladu. Aby pyl jeho provoz hospodárnější, musí být poměr ceny tepla a ceny elektrické energie menší jak 0,14. To je však možné jen při využití tepla odpadového, nebo pro které není v letním období využití. Kromě vhodného chladiva je nutná ještě absorpční kapalina.
Absorpční chladící zařízení Tepelně nejvýhodnější je dvojice čpavek voda, pro níž stačí ve varníku teplota 90 až 100st.C, použitelnost je však omezena hygienickými předpisy. Nejběžnější je použití dvojice látek bromid lithný-voda. V tomto případě jsou potřebné teplota vyšší, 110 až 130st.C. Absorpční zařízení se využívá v trigeneraci pro výrobu chladu.
Absorpční chladící zařízení Předností těchto zařízení je omezení mechanických části s výjimkou malého oběhového čerpadla . Nevýhodou je nemožnost dosažení nižší teplota jak 0st.C. Tepelná účinnost ( poměr vyrobeného chladu ke spotřebě tepla) je 0,5 až 0,75.
Absorpční chladící zařízení - princip Při varu kapaliny, kapalina absorbuje teplo z okolí. (Vypařování je základní princip většiny chladících zařízení.) K varu vody (nejintenzivnější vypařování), dochází při Teplotě 100st.C za nominálního tlaku (760mmHg), ale může také docházet k varu při velmi nízké teplotě za vakuových podmínek.
Absorpční chladící zařízení - princip Vytvořením podmínek nízkého tlaku (6mmHg), se voda vaří již při 4st.C. Roztok bromidu lithného je velice silný absorbent. Absorbuje okolní výpary a udržuje podmínky nízkého tlaku. Roztok LiBr absorbuje teplé páry a předá teplo do okolního vzduchu. Vodou zředěný roztok LiBr se stává koncentrovanější, oddělující voda se znovu vypařuje a celý proces se opakuje.
Absorpční chladící zařízení - princip Absorpční chladící zařízení má kompresor nahrazen absorbérem, zdrojem tepla, vypuzovačem, tepelným výměníkem a oběhovým čerpadlem.
Příklad absorpčního zdroje chladu
Chladiva EU 93/112 (bezpečnostní list), EU91/155 (nebezpečné látky)
R22 – chlordifluormetan, při rozkladu se uvolňují nebezpečné látky, nehořlavý, nevýbušný. Bod tuhnutí -160st.C, varu -40,8st.C. Skleníkový efekt GWP=0,36, poškozuje ozón (obsahuje chlór). R134a – tetrafluorethan, při rozkladu se uvolňují nebezpečné látky, nehořlavá, nevýbušný. Bod tuhnutí -101st.C, varu -26,3st.C. Skleníkový efekt GWP=0,25. Užívá se v chladničkách a klimatizačních jednotkách menšího výkonu.
Podklady
Větrání a klimatizace Chyský, Hemzal 1993 Energetický audit budov Dahlsveen, Petráš, Hirš 2003 Větrání a klimatizace domů a bytů Dufka 2002 Skriptum pro přípravu energetických auditorů AEA 2003 Závěry z vlastního šetření při provádění EA Novotný a kol.
